Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по эргономике и дизайну РЭС БН - файл Часть 1.doc


Лекции по эргономике и дизайну РЭС БН
скачать (271.5 kb.)

Доступные файлы (3):

Часть 1.doc138kb.06.03.2007 18:09скачать
Часть 2.doc258kb.28.10.2004 15:21скачать
Часть 3.doc269kb.12.11.2008 00:26скачать

содержание
Загрузка...

Часть 1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...

Лекции по курсу «Основ эргономики и дизайна»

Лекция № 1



РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК —МАШИНА»

Система «человек — машина». Согласно ГОСТ система «человек — машина» (СЧМ) есть система, состоящая из человека-оператора и «машины» или совокупности технических средств, посредством которых он осуществляет трудовую деятельность.

Функционирует СЧМ по определенному алгоритму, т. е. она имеет логическую организацию функционирования, состоящую из совокупности операций.

Под человеком-оператором следует понимать человека, ве­дущего трудовую деятельность, основу которой составляет вза­имодействие с совокупностью технических средств в условиях соответствующей внешней среды, через посредство воспри­нимаемой им информации и органов управления, на основе представлений о целях и задачах трудовой деятельности.

При управлении «машиной» человек обязательно основывается на организованном в соответствии с определенными правилами отображения состояния СЧМ, с учетом внешней среды и способов воздействия на них.

В процессе функционирования СЧМ осуществляется достиже­ние поставленной цели и ее основным свойством является эффективность, т. е. способность достижения этой цели в данных условиях с определенным качеством при минимальных затратах труда и материалов. Эффективность и качество функционирования СЧМ определяются функционированием «машины», деятельно­стью человека-оператора и их согласованностью.

Проектирование «машины» должно вестись на основе изучения деятельности и психофизиологических возможностей человека-оператора, а также путей и методов согласования «машины» и оператора и вытекающих из этого требований к конструкции «машины».

Эти вопросы являются предметом изучения области науки и техники, которая получила название «инженерная психология».

^ Инженерная психология изучает объективные процессы взаимо­действия человека и техники для использования их результатов при проектировании, создании и эксплуатации техники. Она рассматривает деятельность человека и функционирование маши­ны во взаимодействии, в том числе в части информационного взаимодействия, при ведущей роли человека.

^ Психологические стороны науки «инженерная психология» направлены на изучение психических процессов и свойств человека, в том числе в части восприятия, обработки и накопления информации, принятия решений и осуществления действий. На этой основе формируются требования к технике.

^ Технические стороны науки «инженерная психология» направ­лены на изучение и формирование принципов, правил и рекомен­даций для проектирования техники с учетом психологических, физиологических и эргономических особенностей человека. Сказан­ное с определенными отличиями относится к неавтоматизирован­ной, автоматизированной и автоматически действующей технике.

Деятельность оператора в СЧМ складывается из совокупности его действий. Действие—суть функциональный элемент деятель­ности, имеющий сознаваемую человеком цель. Деятельность оператора имеет структуру, т. е. пространственно-временную организацию выполнения алгоритма его деятельности, а также алгоритм — логическую организацию его деятельности, состо­ящую из совокупности программы действий и воспринимаемой информации, сигналов, образов и т. п.

Совокупность свойств человека-оператора, влияющих на эф­фективность СЧМ, можно охарактеризовать как человеческий фактор СЧМ. Важнейшее значение имеет качество деятельности и действий человека-оператора, которое характеризуется результатом выполнения деятельности и действий, определяемым по критерию достижения цели, с учетом показателей точности и своевременности. При этом сказывается работоспособность оператора, т. е. его свойство, определяемое состоянием физиоло­гических и психических функций и характеризующее его способ­ность выполнять определенную деятельность с требуемым каче­ством и в течение требуемого времени. Влияет также его напряженность, определяемая интенсивностью физиологических и психических процессов, обеспечивающих выполнение деятель­ности, в том числе в части темповой и эмоциональной напряжен­ности.

Человек-оператор не может идеально осуществлять деятель­ность в системе СЧМ, ему свойственны отказы и ошибки, заключающиеся в невыполнении предписанных действий. Эти свойства оператора можно охарактеризовать как надежность его деятельности, показывающую способность безотказно и безоши­бочно выполнять деятельность в течение определенного времени при заданных условиях.

Следует иметь в виду, что человек-оператор имеет значитель­ные ограничения и недостатки в части скорости восприятия и обработки информации, принятия решений и выполнения действий, работоспособности, напряженности и надежности, что приводит к стремлению автоматизировать многие процессы и операции управления техникой. Однако при этом техника усложняется, и человек-оператор не может быть исключен полностью, так как всегда остаются за ним развертывание, налаживание, контроль, ремонт и т. п. Причем в этой части его функции могут даже усложниться, но требования к скорости, работоспособности, напряженности и надежности могут быть смягчены.

Стремление к автоматизации определяется также экономиче­скими факторами, так как привлечение оператора к управлению техникой связано со значительными затратами. Кроме того, автоматизация управления техникой бывает необходима из-за того, что окружающие условия не соответствуют допустимым для человека. Часто автоматизация обуславливается стремлением уменьшить суммарную массу (например, в авиации).

Деятельность человека в СЧМ требует его профессиональной подготовки—свойства человека-оператора, определяемого совоку­пностью специальных знаний, умений и навыков, обуславлива­ющих его способность выполнять определенную деятельность с определенным качеством. Обеспечение профессиональной подго­товленности оператора требует его обучения и тренировки, которые связаны с затратой средств и времени, а также выдвигают задачи профессионального отбора.

^ Конструкция РЭС и СЧМ. Радиоэлектронные средства и их конструкция входят в СЧМ. Действительно, часто функционирова­ние сложной аппаратуры требует непрерывного участия специально­го человека-оператора. В других случаях даже при автоматизирован­ном функционировании РЭС профессионально подготовленный человек-оператор может привлекаться для развертывания, налажи­вания, контроля и ремонта РЭС. Применительно к РЭС существует также такая категория операторов, как пользователи бытовой радиоаппаратуры, которые практически не имеют профессиональной подготовки. Очень важно то, что эффективность СЧМ, требования к профессиональной подготовленности оператора, его работоспособ­ности и напряженности, затраты труда и времени на развертывание, управление функционированием, контроль, ремонт и т. п., в основ­ном определяются конструкцией РЭС. Причем в связи с непрерыв­ным усложнением РЭС и ограничениями, присущими человеку оператору, обеспечение эффективности СЧМ становится все более и более трудной задачей. Принадлежность РЭС к СЧМ является основным признаком отличия аппаратуры от элементной базы.


Лекция № 2.


^ ЧЕЛОВЕК-ОПЕРАТОР В ЭКСПЛУАТАЦИИ И КОНСТРУКЦИЯ РЭС

Человек-оператор и эксплуатация РЭС. В эксплуатации РЭС всегда участвуют операторы. При всем многообразии этого участия общим остается то, что они воспринимают, обрабатыва­ют, накапливают информацию, принимают решения и осуществля­ют действия. Свойства и возможности оператора, в первую очередь информационные, имеют большое значение и должны учитываться при проектировании и эксплуатации, они определяют роль человека в РЭС и влияют на возможности систем.

Информация о сообщении, выдаваемом РЭС, и о состоянии РЭС извлекается с использованием технических средств, об­рабатывается в соответствии с принятым уровнем автоматизации и отображается средствами отображения информации (СОИ) — электронно-лучевые и стрелочные индикаторы (указатели), табло, измерительные приборы и т. п. Отображаемую на СОИ инфор­мацию оператор воспринимает, обрабатывает и по ней формирует «образ сообщения» или «образ состояния». Образ сравнивается с «эталоном», хранящимся в памяти, и затем принимается решение, т. е. мысленный план действий. Принятое решение реализуется органами движения и речи — в виде воздействия на органы управления и индикации, записи, выдачи речевой команды, включения дополнительных средств, действия по повторению наблюдения или выполнению новых наблюдений и т. п.

Очевидно, что используемые методы и средства отображения информации, требования к ее обработке и к органам, использу­емым при выполнении управляющих действий, должны соответ­ствовать эргономическим возможностям человека, которые харак­теризуются совокупностью параметров: гигиенических, антропо­метрических, физиологических, психологических и психофизио­логических [5.1].

Большое значение проблемы восприятия, обработки и накопле­ния информации имеют также в теории обучения, профессиональ­ного отбора, тренировки и т. п. человека-оператора.

Информационное взаимодействие человека и «машины» можно рассматривать, не углубляясь в психические и психофизиологичес­кие процессы, на основе информационно-кибернетических понятий, таких как количество, скорость, время хранения, объем инфор­мации и алгоритмы ее обработки [5.2].

^ Операции, выполняемые оператором с РЭС. Конкретизируем теперь операции, выполняемые с РЭС в эксплуатации.

Основные операции, выполняемые оператором при подготовке к применению:

упаковка, транспортирование к месту установки и применения;

развертывание на месте и установка на объекте, в процессе которых оператор осуществляет размещение, крепление и соедине­ние между собой частей РЭС;

включение и определение работоспособности, пригодности для применения по назначению.

При выполнении этих работ оператор руководствуется до­кументацией. В процессе подготовки РЭС выявляются отказы и необходимость их восстановления и регулировки. Важно, чтобы конструкция РЭС обеспечивала эффективное, простое и безоши­бочное выполнение операций подготовки к применению. Это связано с ограничениями на массу и габариты частей, на которые разделяется РЭС при транспортировании, размещении на месте и на объекте установки, а также с наличием удобных элементов для переноса и механического крепления, электрического соедине­ния, удобной и понятной маркировки и т. п. В ряде случаев, например для мобильных РЭС, размещаемых на автомобилях, определяющее значение имеет время и сложность развертывания, которые также в основном определяются конструкцией РЭС, например антенн, устройств питания, соединений между автома­шинами.

Комплекс указанных свойств аппаратуры часто объединяют понятием эксплуатационной технологичности.

Применение по назначению предполагает выполнение операто­ром или автоматически следующих операций:

включение, настройка, коммутация, контроль правильности функционирования и принятие решения о возможности примене­ния по назначению с уведомлением потребителя информации; изменение режимов, перестройка и переключение (или ком­мутация) и т. п. при изменении ситуации или получения запроса от потребителя;

управление извлечением информации, если потребителем является человек или управление передачей информации в су­персистему;

осуществление вторичной обработки информации (пересчет координат, дешифрация и т. п.).

Далее будет показано, что часто из-за условий размещения (ракета, ИСЗ и т. п.) или из-за большой скорости поступления и обработки информации, выделение сведений и управление должны быть автоматическими.

В ряде случаев (например, носимая аппаратура), естественно все возлагать на оператора.

Если возможно и то и другое решение, то степень автоматиза­ции должна определяться или экономическими или тактико-техническими факторами.

В процессе эксплуатации РЭС, как правило, нуждается в тех­ническом обслуживании и ремонте (ТО и Р).

Оператор при ТО осуществляет проверку работоспособности и технического состояния РЭС. На основании полученной информации, а также информации, содержащейся в документации и накопленной в процессе обучения и опыта, он принимает решения и осуществляет действия по сохранению и вос­становлению работоспособности. При контроле оператор ис­пользует контрольно-измерительную аппаратуру, в том числе встроенную, предусмотренные точки контроля и т. п. Его действия состоят в диагностировании, регулировке, смене не­которых элементов и т. п.

При ремонте оператор использует информацию из докумен­тации по ТО и Р и накопленную им при обучении и из опыта, а также результаты осмотра и диагностирования и т. п.

Обрабатывая информацию, оператор принимает решения и осуществляет действия по замене износившихся или отказавших элементов, регулировке и т. п. с проведением контроля после ремонта и проверки работоспособности. Большая часть операций, выполняемая оператором при ТО и Р, с трудом поддается автоматизации [5.3].

Типы операторской деятельности. Из вышеизложенного следует, что взаимодействие «машины» (аппаратуры) и человека преду­сматривает несколько типов операторской деятельности:

оператор-манипулятор. Он в основном совершает исполнитель­ные действия, руководствуясь однозначными, предварительно усвоенными инструкциями. Основную роль в его деятельности играют механизмы сенсомоторной регуляции;

оператор-наблюдатель и контролер. Это широко распрост­раненный тип оператора при эксплуатации РЭС (управление, включение, извлечение информации, оценка работоспособности аппаратуры и т. п.). Он может осуществлять немедленное и от­сроченное обслуживание. Основную роль играют не сенсомоторные действия, а восприятие информации, оперативная память и оперативное мышление;

оператор-исследователь и диагностик. Этот тип операторской деятельности применительно к РЭС характерен для технического обслуживания и ремонта. При этом сенсомоторная регуляция не играет определяющей роли, в основном используются кратко­временная и долговременная память, понятийное и логическое мышление, опыт, отображенный в памяти;

оператор-руководитель. Такой тип оператора не управляет непосредственно техническими средствами, он управляет людьми.

Конечно, изложенные типы операторской деятельности не изолированы друг от друга. Деятельность реального оператора может совмещать все или часть типов операторской деятельности.

При анализе и оценке операторской деятельности всех типов основное значение имеет выявление специфики задач, которые они решают, определение быстродействия, точность и надежность решений и действий оператора, установление особенностей их подготовки.

Из вышеизложенного следует, что в своей деятельности оператор при применении РЭС по назначению, развертывании, техническом обслуживании и ремонте осуществляет восприятие, обработку и накопление информации, принятие решений и осу­ществление действий. Для правильного конструирования РЭС недостаточно располагать рекомендациями по конструированию РЭС как части СЧМ. Необходимо уяснить, из каких соображений они сформулированы. Для этого следует рассмотреть пси­хологические возможности и свойства человека как основной составной части СЧМ.


Лекция № 3.


^ ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА

Психологические составляющие деятельности. Операции, выполняемые операто­ром, связаны со сложной психической деятельностью. К ее составляющим относятся:

Мотивация. Мотив — это то, что побуждает человека к деятельности. Основой мотива деятельности является потребность человека, объективная необходимость в веществе, энергии и информации.

Целеполагание. Это мысленно представляемый результат или образ того, что должно быть достигнуто в результате деятельности.

^ Восприятие и обработка информации. При этом производится восприятие сигналов физических носителей информации (показания приборов, включение сигнальных ламп и пр.) и их обработка. Оператор обычно не воспринимает непосредственно состояние объекта (предмета, явления), но воспринимает имитиру­ющий его образ (отображение), называемый «информационной моделью». Инфор­мационная модель должна с требующейся полнотой и точностью отображать состояние объекта и вместе с тем должна быть согласована с возможностями оператора по приему и обработке информации, его психологическими качествами. На основе информационной модели в сознании оператора формируется образ состояния объекта деятельности, или оперативный образ, или концептуальная модель. Концептуальная модель—«умственная картина» состояния объекта (про­цесса) и условий.

^ Принятие решений. При этом выдвигаются мысленные варианты решения, происходит их оценка и выбор.

Выработка плана действий и осуществление действий по управлению.

^ Восприятие результатов действий (обратная связь).

Из перечисленных психических составляющих деятельности оператора важней­шим, определяющим ее результат, является принятие (на основе восприятия и обработки информации) решений, на базе которых осуществляются действия. Как уже отмечалось, очень важно, какое время затрачивается на решения и действия, каковы их точность и надежность. Это связано с особенностями протекания психических процессов, характерных для деятельности оператора.

^ Психические процессы. При выполнении психологических составляющих де­ятельности, которые были рассмотрены выше (мотивации, целеполагания, воспри­ятия и обработки информации, принятия решений и осуществления действий), имеют место психические процессы и реализуются следующие психические функции.

Внимание—направленность психической деятельности на определенные объекты (предметы) и явления.

Ощущение—отражение предметов и явлений материального мира при их непосредственном воздействии на рецепторы, Рецепторы совместно с нервными проводящими путями и соответствующими областями мозга образуют анализато­ры (зрительные, слуховые и другие органы чувств). Свойства анализаторов описаны в литературе и приведены ниже.

Восприятие—отражение в сознании человека предметов и явлений при их воздействии на органы чувств, при котором происходят процессы упорядочения и объединения ощущений в образы.

Мышление—процесс обобщенного познания предметов и явлений действитель­ности, связей и отношений, существующих между ними. Мышление—это очень сложный и многогранный психический процесс. Различают различные формы мышления.

Память — накопление, организация и закрепление в сознании и памяти образов, впечатлений, закономерностей, понятий, данных, их сохранение, пос­ледующее узнавание и воспроизведение того, что было в прошлом опыте индивидуума. Память — очень сложное психическое явление, она играет большую роль в психической деятельности человека. Различают много видов памяти.

Воображение—процесс создания образов нового.

Общение — способ активного взаимодействия между людьми.

Основное значение в понимании закономерностей информационного взаимо­действия человека и «машины», а также принятия решений, в выявлении роли оператора в СЧМ и перспектив изменений этой роли при автоматизации, имеют психические процессы памяти и мышления. Поэтому остановимся на них подробнее.

Память. Память включает процессы запоминания (накопления), сохранения, узнавания, забывания и воспроизведения информации. Основные характеристики памяти: объем запоминаемой информации; скорость запоминания; длительность сохранения (или скорость забывания); полнота, точность и готовность воспроиз­ведения.

По длительности хранения различают следующие виды памяти: кратковремен­ная (непосредственная и оперативная) и долговременная. По характеру — словесно-логическая, образная (зрительная, слуховая и т. п.), моторная (двигатель­ная), эмоциональная и др.

Рассмотрим особенности разных видов памяти. Непосредственная память — это как бы слуховая или визуальная «фотография», которая сохраняется очень короткое время. В оперативную память информация поступает после ее быстротечной обработки, при протекании психических процессов восприятия и оперативного мышления. При этом производится быстрая селекция и реор­ганизация информации, выделение образов, признаков и т. п. в зависимости от решаемой задачи. В основном в оперативной памяти используются по характеру материала такие ее виды, как образная и моторная. Время хранения информации в оперативной памяти до 10...20 с, иногда до минуты, т. е. информация сохраняется на время выполнения оперативного действия, после чего в основном она утрачивается.

Объем оперативной памяти небольшой—10...50 символов, при речевом общении до 10...13 слов. В некоторых источниках [5.2] ее объем оценивается 150...200 бит.

При соответствующей «установке» и подключении мышления часть инфор­мации из кратковременной (оперативной) памяти переходит в долговременную. Долговременная память хранит информацию длительное время (часы—годы). В процессе перехода в долговременную память обычно происходит дальнейшая реорганизация информации, формируются обобщения, закономерности и т. п.

Задача долговременной памяти—это накопление информации (т. е. образов, понятий, закономерностей, символов, количественных данных и т. п.) для обеспечения правильного поведения индивидуума в будущем, на основе получен­ного опыта, т. е. обеспечение обучения оператора.

Удобно разделить долговременную память на две подобласти: начально-долговременную— на время от нескольких часов до нескольких дней и устойчиво-долговременную память—на время до нескольких месяцев и до нескольких лет. Это деление не является общепринятым [5.2].

Ряд исследователей полагают, что скорость поступления информации в началь­но-долговременную память составляет 1...0,5 бит/с, ее объем около I05 бит и время хранения до двух-трех недель [5.2].

Во многих случаях, например для оператора-диагностика, осуществляющего техническое обслуживание и ремонт, необходимо иметь обширные, долго сохраняемые и используемые знания по принципу действия, схемам, конструкции (размещение элементов конструкции), соединениям, действующим токам и напря­жением и т. п.

Операторы-манипуляторы и наблюдатели могут довольствоваться ограничен­ным объемом информации в долговременной памяти, но она также должна сохраняться и использоваться ими многие годы и десятилетия. Таким образом, рассмотренная начально-долговременная память не может обеспечить успешную трудовую деятельность и эффективное обучение оператора.

Исследования показывают, что при многократных применениях на практике накопленных знаний, их осмыслений, формировании обобщений, выявлении и использовании связей и т. п. процесс забывания замедляется, знания преобразу­ются в форму, в которой они могут сохраняться и активно использоваться человеком в течение многих лет, а при определенных условиях и всей его активной жизни. Очевидно, что именно такое накопление информации является основной задачей обучения операторов технического обслуживания и ремонта.

Однако многократное применение, осмысливание, повторение и т. п. приводят к тому, что скорость накопления такой информации в устойчиво-долговременную память оказывается очень незначительной, как указано в ряде работ, она составляет всего 0,05 бит/с, но ее объем (количество) практически не имеет ограничений [5.2].

Мышление — высшая ступень человеческого познания. В процессе мышления выполняются умственные операции: анализ—мысленное разделение предметов и явлений на части и выделение отдельных свойств; синтез—мысленное соединение частей в единое целое; абстракция — отвлечение от частностей и сохранение в мышлении общих и существенных признаков; конкретизация — придание предметного характера абстрактно-обобщенной мысли; обобщение— мысленное объединение предметов и явлений по общим и существенным признакам.

Различают следующие формы мышления:

  • оперативное — процесс построения последовательности действий в динамиче­ском режиме взаимодействия с предметом и явлением. Оперативное мышление взаимодействует с оперативной памятью и использует информацию, накопленную в долговременной памяти;

  • наглядно-действенное (действенное)—осуществляется в форме предметных действий;

  • наглядно-образное (образное)—представляется в форме наглядных образов;

  • абстрактное—опирается на общие и отвлеченные понятия;

  • логическое—опирается на закономерности;

  • понятийное—основывается на понятиях и представлениях;

  • эвристическое—основывается на психических процессах воображения.

Ранее понятия, относящиеся к мышлению, были использованы при рассмотре­нии типов операторской деятельности и при изучении памяти, поэтому более подробно на них останавливаться не будем, имея в виду, что к мышлению вернуться придется при рассмотрении вопроса о принятии решений. Здесь отметим только, что мышление осуществляется с затратами времени. Количественные характеристики затрат будут рассмотрены далее.

^ Принятие решений. Как было уже отмечено, важнейшим содержанием деятельности оператора является принятие решения и осуществление действий. Это основная цель деятельности оператора. Решения принимаются на основе восприятия и об­работки текущей информации с привлечением памяти и мышле­ния, особенности которых уже были рассмотрены. Психические процессы, происходящие при этом, существенно различаются в зависимости от решаемой задачи.

Напомним, что существуют разные типы операторской де­ятельности, для которых характерны различные по сложности категории задач:

1. Стереотипные, или простейшие задачи характерны для оператора-манипулятора. Они заключаются в принятии простейших решений, например о выключении аппаратуры при возникновении сигнала аварии или о включении пресса после того, как заготовка оказалась в «гнезде» и т. п. При этом основную роль играют механизмы сенсомоторной регуляции и оперативного мышления. Используются кратковременная и долговременная память, и опреде­ляющее значение имеет натренированность оператора. Принятие таких решений характеризуется минимальными затратами времени. Однако реакция человека на звук или свет все же требует 0,1...0,2 с (время сенсоноторной реакции). Автоматы принимают такие решения много быстрее. При решении простейших задач привлече­ние человека-оператора наименее эффективно из-за сравнительно медленной реакции и утомления, а также длительного обучения. Решение таких задач обычно сравнительно просто автоматизируется.

2. Мыслительные задачи предполагают их решения при последовательной реализации определенных мыслительных опера­ций, т. е. когда алгоритм решения известен и усвоен оператором. Процессы принятия решения в мыслительных задачах основыва­ются на оперативном мышлении и оперативной памяти, а также на использовании правил и способов действий (алгоритмов), накопленных в долговременной памяти. Такие задачи характерны для оператора-наблюдателя. Они встречаются при обнаружении и различении сигналов, оценке помеховой ситуации, интерпрета­ции часто встречающихся результатов, оценке качества изделия при контроле, простых случаях поиска неисправностей и т. п. Время, затрачиваемое на принятие таких решений, существенно больше, чем время сенсомоторной реакции. Примеры затрат времени даны в табл. 5.1. При решении мыслительных задач обычно производится также обработка информации, что связано с затратами времени. Значительные затраты времени объясняются конечной скоростью протекания психических процессов, которые были рассмотрены ранее. Решение таких задач может быть автоматизировано, но аппаратура усложняется.

3. Проблемные задачи: для их решения не удается ограничиться использованием только заранее известных правил (алгоритмов). Процесс принятия проблемного решения предполагает выбор стратегии и составление плана действий, сопоставление резуль­татов промежуточных этапов с конечной целью и т. п. При этом


Таблица 5.1. Характеристики оператора




Операция

Время, с

Распознавание простого «образа» (заранее известного «признака») в «простых» условиях

Распознавание «образа» в сложных условиях

Считывание показаний стрелочного прибора

Время выполнения простой арифметической, логической и комбинаторной (ИЛИ, И, НЕ) операции на один разряд

Реакция на простой «сигнал», включая элементарное дей­ствие (время сенсомоторной реакции)

Время выполнения простой элементарной операции: пово­рот, нажатие кнопки и т. п.

Скорость ручной записи


0,3

до 10

0,5...1,5


0,5... 1


0,1...0,2


0.5...1

3 бита (знака)/с


используется оперативная память оперативное мышление, но основную роль играют долговременная память и такие формы мышления, как понятийное и логическое. Такие задачи встречают­ся при поиске отказов в сложной аппаратуре, ее регулировке и развертывании, при анализе сложных помеховых ситуаций и т. п. [5.3]. Затраты времени на решение таких задач могут быть очень значительными и определяются сложностью задачи и подго­товленностью оператора, наличием в его устойчиво-долговремен­ной памяти необходимых знаний, а также приспособленностью конструкции аппаратуры к контролю и диагностированию. Напри­мер, в сложной аппаратуре среднее время поиска отказа может составлять часы и даже дни. Решение проблемных задач наиболее сложно поддается автоматизации и в то же время их решение, как уже отмечалось, требует, как правило, высокого уровня подготов­ки оператора, большого количества знаний, накопленных в его долговременной памяти, и больших затрат времени. Такие задачи свойственны операторам-исследователям и диагностикам. После принятия решения оператор переходит к действиям.

^ Управляющие действия человека-оператора. Любые действия (движение, речевая команда и т. п.) складываются из совокупности элементарных движений и звуков, объединяемых механизмами центральной регуляции.

Наиболее часто управляющие действия имеют характер движе­ний рукой и пальцами (поворот рукоятки, запись символа и т. п.). На их выполнение оператор затрачивает время, которое составля­ет примерно 0,1...0,5 с на каждое элементарное движение. Данные о затратах времени на некоторые простые действия приведены в табл. 5.1. Причем точность движения и усилия, затрачиваемые оператором, должны соответствовать его возможностям и ант­ропометрическим характеристикам.

Таким образом, после принятия решения затрачивается еще значительное время на выполнение действий, что определяется физиологическими и антропометрическими характеристиками человека, которые будут подробнее изложены ниже. Следовательно, деятельность оператора всегда связана с затратами времени, или он обладает конечным быстродействием. Автомат может выпол­нять многие действия значительно быстрее, точнее, без утомления, не требуя соблюдения гигиенических и физиологических требова­ний, часто имея меньшую массу и габариты.

Кроме того, на протекание психических процессов при приня­тии решений и на выполнение действий большое влияние оказывает индивидуальность оператора, его работа отдельно или в составе группы, утомление, наличие эмоциональных факторов, мотивация, внешние условия и т. п. Поэтому закономерности восприятия и обработки информации, принятия решений и осуще­ствления действий носят вероятностный характер, наблюдаются на практике значительные отклонения и «выбросы».


Лекция № 4.


^ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАТОРА

Характеристики оператора в СЧМ при управлении РЭС и извле­чении сообщений. На основе рассмотрения психических аспектов взаимодействия человека-оператора и «машины», для того чтобы определить его место и роль в РЭС, оценить задачи автоматиза­ции, полезно сформулировать усредненные ориентировочные хара­ктеристики человека для случая, когда основная задача состоит в принятии оперативных решений и выполнении оперативных действий по управлению или выдаче сообщений. Для обученного и подготовленного оператора эти свойства можно представить в виде таблицы.

Как следует из табл. 5.1, человек осуществляет простую обработку информации и запись значительно медленнее (в миллионы раз), чем это достигнуто в ЭВМ. Однако сложную обработку при распознавании образов с использованием ассоци­аций и опыта, т. е. накопленной информации, человек осуществля­ет значительно совершеннее и быстрее, чем ЭВМ. Поистине уникальны творческие возможности человека, его способность к обработке информации по эвристическим и нетривиальным алгоритмам, генерированию гипотез и идей, его возможности диагностировать, принимать решения и прогнозировать развитие, располагая очень ограниченными сведениями. Он способен рабо­тать, используя множество алгоритмов и выполняя неисчислимое количество разнообразных действий. Творческие способности человека-оператора имеют большое значение также для экс­плуатации, позволяя подмечать неизвестные ранее закономер­ности, выявлять новые возможности РЭС, вводить усовершенст­вования и т. п. Однако в текущей работе с РЭС, осуществляя рутинные восприятия и обработку информации, а также действия, оператор проявляет себя в соответствии с табл. 5.1. Очевидно, что если скорость поступления информации и требуемая скорость ее обработки превышает возможности человека, независимо от других условий операции должны выполняться автоматически действующей аппаратурой.

^ Характеристики человека-оператора в СЧМ при техническом обслуживании, диагностике, первоначальном вводе в действие, развертывании, ремонте и т. п. Для случая, когда требуется решение сложных задач, при необходимости обработки большого количества информации по сложным и заранее неизвестным алгоритмам с использованием многошаговых процедур, что характерно для технического обслуживания, ремонта, начального ввода в действие, необходима специальная подготовка, которая в основном заключается в обучении, в процессе которого оператор накапливает в устойчиво-долговременной памяти сведения о режи­мах, соединениях, сигналах, показаниях приборов в аппаратуре. При этом главная роль отводится мышлению и его взаимодейст­вию с памятью. Это имеет большое значение для ремонтопригод­ности и потому дополнительно рассмотрено в гл. 10. Аналогич­ный процесс происходит при обучении оператора по эксплуатаци­онной документации. Характеристики оператора при обучении отображены в табл. 5.2 [5.2].

^ Таблица 5.2. Характеристики оператора при обучении


Характеристики памяти

кратковременная намять (восприятие, оперативная память)

Память

начальная

долговременная

устойчиво

долговре­менная

Скорость поступления информации, бит/с

Время хранения

Накапливаемое количе­ство информации, бит


10.. .15

20 с


150


0,5

Дни, недели


104...105


0,05

Годы, десятилетия


108...1010


Как следует из табл. 5.2, человек значительно медленнее накапливает информацию, чем она может вводиться в память ЭВМ. Но ее накопление связано с творческим процессом, обработкой, реорганизацией и отбором.

Общая характеристика оператора. Характеристики, приведен­ные в табл. 5.1 и 5.2, являются усредненными; они справедливы для нормальных рабочих условий, когда человек не утомлен, здоров, нет отвлекающих факторов и внутренних эмоциональных переживаний, внешние гигиенические и физиологические условия (температура, акустические и механические воздействия, освещение и т. п.) соответствуют нормам. Эти условия имеют большое практическое значение, так как создание необходимой для организма обстановки приводит к тому, что эквивалентная масса человека, рассматриваемого в совокупности с РЭС, в зависимости от особенностей внешних условий, продолжительности его работы, наличия сменности операторов из-за их утомления, сна, питания и т. п., может в 5...10 раз превышать его массу.

Кроме того, оператор является «дорогим устройством», приводит к большим эксплуатационным расходам, так как требует вознаграж­дения за работу, реальное содержание которого должно возрастать в связи с повышением уровня жизни общества и необходимостью привлечения операторов все более высокой квалификации. Большие затраты связаны также с обучением оператора [5.3].

При эмоциональном напряжении и стрессах информационные и исполнительные возможности человека оказываются другими. Как видно из изложенного, человек является требовательным к конструкции и условиям, «дорогим», медленно действующим и длительно подготавливаемым «устройством» обработки и нако­пления информации, принятия решений и осуществления действий.

По изложенным причинам вопрос о роли человека в управле­нии РЭС является сложным, требует при конструировании правильного учета его свойств и возможностей, максимального облегчения его действий при применении по назначению, техниче­ском обслуживании, ремонте, развертывании и транспортировке. Имеется явно выраженная тенденция к автоматизации применения по назначению, контроля, технического обслуживания. Но оно обычно не устраняет человека, а сохраняет за ним наиболее сложные и ответственные функции, что требует от него высокой квалификации, длительной подготовки и чувства ответственности. При этом он выступает как высшее звено в АСУ РЭС.


Лекция № 5.


^ ЧЕЛОВЕК-ОПЕРАТОР И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ РЭС ПО НАЗНАЧЕНИЮ

Автоматизация управления включением и настройкой. При выполнении операций включения, перестройки, коммутации и то­му подобного человеком, аппаратура получается наиболее про­стой, так как достаточно предусмотреть соответствующие органы управления, а также измерительные приборы и индикаторы. Если функции выполняются автоматически, например автоматическое включение и установка рабочей частоты по закодированной команде, автоматическая подстройка контуров и антенны с ис­пользованием систем экстремального управления и т. п., то аппаратура существенно усложняется. Определение сложности аппаратуры, заменяющей человека (например, одного оператора), затрудняется тем, что один человек может управлять очень сложной аппаратурой, если на ее включение, перенастройку и другие операции может быть отведено много времени.

Число операций управления вводом в действие тем больше, чем сложнее аппаратура. В среднем можно считать, что одна операция приходится на 5...20 каскадов аналоговой аппаратуры и на несколько тысяч логических элементов дискретной (циф­ровой). Для сложной аппаратуры общее число операций по введению в действие без автоматизации получается большим, и оператор должен затрачивать значительное время на их выполнение. Напомним, что человек может выполнять одно-два простейших действия в секунду. В среднем каждая операция состоит из пяти простейших действий, т. е. требует 2...5 с. За одну минуту оператор может выполнить 10...20 операций [1.2].

Автоматизация и дистанционное управление введением в дейст­вие и перестройкой аппаратуры вызывает ее усложнение примерно в 1,5—2 раза. Автоматизация, как правило, значительно увеличи­вает скорость введения аппаратуры в действие и перенастройки. В автоматизированных системах управления РЭС (АСУ РЭС) оставляет за человеком несколько (примерно 2—3) операций, так что при этом затраты времени оператора будут незначительны.

^ Автоматизация управления извлечением информации. Операции выделения информации также разнообразны. В системах передачи команд, проводной связи, радиосвязи и телеметрии они состоят в приеме, декодировании и записи. Человек может выполнять эти функции только при очень малой скорости поступления инфор­мации, как это объяснено выше. Аппаратура, автоматически выполняющая эти функции, может содержать 10...30 аналоговых каскадов и сложных элементов, что позволяет без особых трудностей автоматизировать эти операции и значительно увели­чить скорости поступления и запоминания информации.

В системах радиолокации, радионавигации и радиоуправления рассматриваемые функции включают в себя:

обнаружение сигнала или поиск (по параметру, несущему информацию, например поиск сигнала по частоте, задержке, направлению прихода);

измерение параметров сигнала или слежение за ними для получения информации о скорости и координатах, выполнение вычислений, т. е. преобразование или вторичную обработку информации.

Если скорость поступления информации превышает 5... 10 бит/с или требуется ее сложная обработка за короткое время (менее 0,1...0,3 с), то в составе системы нужно иметь блоки автоматиче­ского выделения и обработки информации.

Слежение за параметрами сигнала сводится обычно к выявле­нию рассогласования, вызываемого отклонением управляемого объекта и исполнительного органа от состояния, задаваемого параметром сигнала, и к осуществлению действий с исполнитель­ным органом, обеспечивающим устранение рассогласования. Та­кая система, по сути дела, является замкнутой системой управле­ния, и если она действует с участием человека, то он выполняет в ней функции одного из звеньев, включенных в замкнутый контур. При этом, как это следует из изложенного выше, человек осуществляет оперативное управление [1.2].

При достаточной тренировке действия оператора приобретают определенность и его свойства могут быть «описаны» передаточ­ной функцией


Кч (р) = [Kче -- (Пч р + 1)]/[(2ч р +1) р +1)],


где р — символ Лапласа [1.2].

Другими словами, человек эквивалентен «звену», которое имеет задержку ч = 0,1... 0,5 с, инерционности Т0,2... 0,5 с и Т = 0,05...0,1 с. Поскольку оператор способен реагировать не только на отклонение (рассогласование), но и на скорость ее изменения или производную, то в числителе содержится член с параметром Пч.

Очевидно, что рассмотренные функции человека могут выпол­няться автоматически аппаратурой.

^ Автоматизация управления вторичной обработкой информации. Операции вторич­ной обработки информации достаточно разнообразны. Примером вторичной обработки может служить использование результатов измерения гиперболических координат в радионавигационной системе для вычисления с высокой точностью географических координат корабля [1.2].

Аппаратура, выполняющая такие расчеты, т. е. ЭВМ должна содержать большое количество логических элементов, причем результаты будут получены значительно быстрее, чем при их выполнении человеком. Изложенное выше обобщено в табл. 5.3, откуда следует, что во многих случаях необходимо или полезно автоматизировать получение и обработку информации в РЭС, что приводит к конструированию соответствующих устройств, усложняет конструкцию РЭС, но дает значительный эффект. В связи с этим автоматизация РЭС приобретает все более широкое применение, вплоть до создания АСУ РЭС.


Таблица 5.3. ^ Операции с аппаратурой и ее усложнение

Операции, выполняемые с аппаратурой

Число дополни­тельных каскадов и сложных эле­ментов при автома­тизации. Анало­говая аппаратура

Число дополни­тельных логических элементов. Цифровая аппаратура

Дополнительные преимущества, обеспечиваемые автоматизацией

Введение в действие ЭА, установление заданного режима

50

103

Высокая скорость введе­ния в действие. Облегче­ние обеспечения дистан­ционного управления

Запись, измерение пара­метра, слежение

20

103

Высокое быстродействие и точность. Неограни­ченная продолжитель­ность действия

Вторичная обработка информации, расчеты, преобразования

>(2...3)102

>105

Высокая скорость обра­ботки информации



Скачать файл (271.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru